Пути улучшения свойств ВЭС Cantor CoCrFeNiMn и CoCrFeNiAl

Введение

Созданный в начале XXI века новый класс металлических материалов (так называемые высокоэнтропийные сплавы (ВЭС)) привлекает внимание исследователей в области физического материаловедения вследствие высокого уровня свойств, заметно превышающих свойства обычных сплавов [1 – 5]. Среди первых пятикомпонентных ВЭС исследования были проведены на ВЭС CoCrFeNiMn (сплав Cantor) и CoCrFeNiAl [5 – 10], которые обладают удачным сочетанием прочностных и пластических свойств.

Обсуждение проблемы улучшения механических и эксплуатационных свойств этих ВЭС началось вскоре после их создания и активно продолжается до настоящего времени. В обзорах [11 – 14] проанализированы способы повышения механических свойств высокоэнтропийных сплавов CoCrFeNiAl и CoCrFeNiMn ввиду возможных областей их промышленного использования. Решение этой проблемы предполагало усиление зернограничного упрочнения [10], твердорастворного упрочнения, создание нанокристаллического состояния, упрочнение выделениями, частичной аморфизацией, использование упрочняющих поверхностных обработок, разработку новых способов получения ВЭС [14 – 19], ультразвуковое воздействие [20], формирование градиентов структуры [21] и т.д. Такие подходы могут стимулировать значительное расширение областей применения этих ВЭС. В обзоре [22] на основе анализа экспериментальных результатов отмечено, что существует несколько сотен пятикомпонентных ВЭС, содержащих свыше 40 разных элементов. Все ВЭС условно разделены на девять семейств: 1 – на основе переходных 3d-металлов Al, Co, Cr, Fe, Ni, Mn, Cu, Ti; 2 – на основе тугоплавких металлов Hf, Mo, Nb, Ta, Ti, V, W, Zr; 3 – на основе Al, Be, Li, Mn, Se, Sn, Ti, Zn; 4 – на основе переходных 4f металлов Dy, Gd, Lu, Tb, Tm, Y; 5 – на основе бронз и латуней; 6 – на основе Ag, Au, Co, Cr, Cu, Ni, Pd, Pt, Rh, Ru с каталитическими свойствами; 7 – высокоэнтропийные металлические стекла типа Fe_26,7Co_26,7Ni_26,7Si₉B₁₁; 8 – высокоэнтропийные бориды, карбиды, нитриды, оксиды, силициды; 9 – ВЭС пленки и покрытия.

Ввиду колоссально большого объема информации авторы ограничились лишь анализом экспериментальных работ последних трех лет по упрочнению и модифицированию свойств ВЭС CoCrFeNiMn и CoCrFeNiAl и близких к ним по составу (с использованием CALPHAD). Второй путь исследований – анализ работ по предсказанию состава ВЭС с заданным комплексом высоких функциональных свойств с использованием компьютерного пакета программ CALPHAD, разработанного для расчета диаграмм состояния [23 – 26]. Такие расчеты часто сочетаются на последней стадии с экспериментальной проверкой созданных материалов (так называемая интегрированная расчетная инженерия (integrated computational materials engineering – IСME)). Считается, что такой путь может привести к дальнейшему прогрессу в создании ВЭС с требуемыми промышленностью свойствами [22]. Необходимость такого анализа обусловлена еще и тем, что наиболее подробный разбор свойств ВЭС, перспектив их применения выполнен 3 – 4 года назад [27 – 29], что при таких темпах публикационной активности является достаточно большим периодом.

В последние 2 – 3 года продолжается экспоненциальный рост количества публикаций, посвященных ВЭС CoCrFeNiAl и CoCrFeNiMn, в связи с чем возникает необходимость выявления и анализа наиболее перспективных направлений предсказания путей повышения механических и эксплуатационных свойств этих ВЭС, что и являлось целью настоящей работы.

Результаты работ и их обсуждение

Для сплавов Cantor CoCrFeNiMn и CoCrFeNiAl можно выделить основные подходы к решению фундаментальной проблемы физики твердого тела (повышение их механических свойств): анализ термической обработки, пластической деформации и внешних воздействий; квантомеханические расчеты кристаллической и электронной структуры; компьютерное моделирование; использование расчета фазовых диаграмм (CALPHAD) и др. [22].

Повышение механических свойств ВЭС легированием, выделениями и термообработкой

Первый подход состоит в поиске закономерностей среди большого количества свежих экспериментальных данных и формировании критериев улучшения прочностных и пластических свойств ВЭС.

Оптимальным с точки зрения упрочняющего эффекта для ВЭС с ОЦК и ГЦК решетками является ванадий. Причиной этого является его атомный размер: он велик для ГЦК сплавов и мал для ОЦК. Этому имеется количественное и качественное подтверждение для большого количества сплавов. По мнению авторов работы [30] оптимальная концентрация ванадия должна составлять примерно 25 ат. %.

Варьированием температурных режимов отжига (720 ч при 800 °С) можно достичь выделений ОЦК фазы, обогащенной хромом, и σ-фазы в сплаве Cantor с содержанием марганца 10 – 15 и 25 – 30 ат. % соответственно. Такие выделения не имеют ориентационного соотношения с ГЦК матрицей. Сравнениями с вычисленной фазовой диаграммой на основе термодинамической базы данных было подтверждено предсказание стабильности ГЦК фазы и невозможность такого предсказания для стабильности σ и ОЦК фаз [11; 12; 22]. По данным измерения микротвердости, выделения σ-фазы значительно упрочняют ВЭС CoCrFeMnNi_2 – х (х = 1,25; 1,50). Полученные результаты являются основой для разработки состава и термообработки сплава Cantor.

В последние годы также делаются попытки улучшения механических свойств ВЭС Cantor путем легирования различными элементами. В работе японских исследователей [31] проанализирована роль титана и кремния в фазовом равновесии и изменении механических свойств эквиатомного сплава Cantor. Показано, что титан стабилизирует σ-фазу, А12 и С14 фазы Лавеса, тогда как кремний стабилизирует А13 фазу. Фазовые соотношения были представлены проекциями на изотермическом поперечном сечении (CoFeMnNi)-С_2 – х при температуре сплава Cantor 1000 °С. Механические испытания показали рост пределов прочности и текучести при легировании титаном и кремнием, причем эффект добавок титана более значителен. Это может быть связано с различным деформационным упрочнением сплава Cantor с добавками.

В кратком обзоре невозможно претендовать на исчерпывающий анализ состояния проблем улучшения свойств даже двух ВЭС, но можно отметить основные тенденции и подходы по итогам рассмотрения последних наиболее значимых публикаций.

Одним из наиболее обсуждаемых вопросов упрочнения этих ВЭС является выявление роли γ- и γ′-нановыделений. В работе [32] была представлена серия ВЭС Ni_60 – xСo_xCr₁₀Fe₁₀Al₁₈Mo₂ (х = 30; 20; 10; 0) с повышенными прочностными и пластическими свойствами. Рост концентрации никеля со снижением концентрации кобальта обеспечивал образование ГЦК фазы с γ′-частицами в ней. В литом состоянии ВЭС Ni₆₀Cr₁₀Fe₁₀Al₁₈Mo₂ cо структурой ГЦК/γ′ + фаза В2 обеспечивал очень высокие значения σ_0,2 (831 МПа).

Для ниобийсодержащих ВЭС типа CoCrNi_1,5Nb_0,2 было проведено систематическое исследование влияния температуры (660 – 960 °С) и времени (1 – 48 ч) старения на механические свойства. Отмечено, что старение при 660 °С приводило к образованию наномасштабных γ″-выделений с суперрешеткой ДО22, упрочняющих ВЭС за счет сдвигового дислокационного механизма [33]. Пределы прочности и текучести росли с увеличением времени старения, приводящим к увеличению объемной доли и размеров γ″-выделений, тогда как относительное удлинение снижалось. Старение при 860 и 960 °С в течение 1 ч приводило к образованию полукогерентных ε-выделений со структурой ДО19, меняющих механизм упрочнения на Оровановский.

Для проектирования микроструктуры и, соответственно, свойств почти эквиатомных ВЭС AlCoCrFeNi, разработки дисперсионно-упрочненных сплавов нового поколения предложен шаблон на основе ГЦК матрицы, упрочненной ОЦК упорядоченными В2 выделениями [34]. На основе термодинамического моделирования растворов ВЭС Al_0,5CoCrFeNi был подвергнут изотермическому старению в твердом состоянии для осаждения внутризеренной мелкомасштабной фазы В2. Ранее в работах этих авторов уже проанализирована положительная роль влияния В2 фазы на предел прочности и деформационное упрочнение. В этой же работе отмечено положительное влияние мелкомасштабной В2 фазы на износ и динамическое сжатие. Напряжение течения при истинной деформации 0,02 % увеличилось более, чем в два раза с 670 до 1350 МПа, а предел прочности при сжатии возрос на 20 % с 1160 до 1500 МПа. При этом износостойкость возросла более чем в пять раз. Последний результат следует признать исключительно важным в рамках предложенного подхода улучшения механических свойств.

Из классического металловедения хорошо известна роль бора в повышении прочности стали и износостойкости наплавочных покрытий за счет образования высокотвердых соединений. Однако количество работ по влиянию бора на структурно-фазовое состояние и механические свойства пятикомпонентных ВЭС крайне ограничено. В работе [35] на образцах CoCrFeNiCuB_х (х = 0 ÷ 5 ат. %), полученных двухстадийным спеканием и вакуумно-дуговой плавкой, методами современного физического материаловедения этот пробел восполнен. Показано, что ВЭС на базе ГЦК матрицы содержат дендритную фазу с высоким содержанием FeCrCoNi и междендритную фазу с высоким содержанием меди. Рост твердости составил 337 HV при увеличении содержания бора. При 3 ат. % B при испытаниях на изгиб достигнута максимальная прочность 1900 МПа при хорошей пластичности.

При создании и исследовании упрочнения новых композиций ВЭС роль термообработки как никогда высока. Это наглядно продемонстрировано в работе [36], в которой образец изготовлен комбинированным методом кабельно-проволочной дуговой сварки (CCW-AAM), изучена эволюция микроструктуры и механических свойств двухфазного сплава CoCrFeNiAl (ГЦК + упорядоченная ОЦК фаза В2) при термообработке в течение 8 ч. При 600 °С в матрице В2 отмечено образование большого количества богатой хромом σ-фазы, а в матрице ГЦК – наноразмерной упорядоченной L12 фазы, что привело к росту прочности с 338 HV до 420 HV, предела текучести с 654 до 810 МПа, предела прочности с 876 до 1115 МПа, однако относительное удлинение снизилось с 3,11 до 2,46 %. При повышении температуры термообработки до 800 °С размер частц σ-фазы увеличивался, фаза L12 трансформировалась в фазу В2 с высоким содержанием AlNi. Прочностные свойства при растяжении оставались неизменными, но относительное удлинение выросло на 176 %. При термообработке при 1000 °С растворенная в матрице В2 σ-фаза и стержнеобразные выделения В2 значительно укрупняются, что упрочняет сплав. Твердость (308 HV) и предел текучести (542 МПа) заметно снизились, однако относительное удлинение существенно возросло (14,2 %). Анализ этих результатов позволяет говорить о перспективах создания ВЭС CoCrFeNiAl c комплексом высоких механических свойств и управления физической природой формирования этих свойств режимами термообработки.

Одной из привлекательных стратегий создания многокомпонентных литых ВЭС является предложенная в работе [37] идея фазового разделения (и/или выделения), индуцированного снижением конфигурационной энтропии с понижением температуры при охлаждении и литье. Отмечено, что наличие меди в сплавах, подобных сплаву Cantor, расширяет фазовое разделение (и выделение фаз), поскольку медь обладает высокой положительной энтальпией смешения с рядом переходных металлов. Было высказано предположение, что снижение энтальпии смешения через сепарацию обогащенной медью фазы от обогащенных Co – Cr или Fe – Cr фаз индуцирует двух- или трехфазную структуры. Ранее авторами работы [37] было отмечено, что иерархически структурированный ВЭС CrFeNiMn_0,5Cu_0,5 обеспечивал великолепное сочетание прочности и пластичности (1,02 ГПа, 28 %), что позволяет с оптимизмом предполагать его промышленное использование. Вместе с тем еще не до конца ясны механизмы деформации этого литого сплава с микро- и нановыделениями.

Дисперсионное упрочнение и квазилинейное деформационное упрочнение литого ВЭС CoCrCu_1,5MnNi обеспечивают превосходное сочетание предела текучести и пластичности как при комнатной температуре (431,5 МПа, 55 %), так и при криогенных условиях (600 МПа, 67 %) [37]. Этот сплав имеет двойную ГЦК фазовую структуру с дендритными областями, обогащенными Co – Cr, и междендритными областями, богатыми Cu – Mn. Это выделения субмикронного и наноразмерного масштаба соответственно (из-за снижения растворимости элементов в двух фазах). Природа квазилинейного деформационного упрочнения связана с деформационно индуцированным накоплением дефектов дислокационного характера, дефектов упаковки и двойников.

В работе [38] рассмотрен дизайн эвтектического ВЭС AlCoCrFeNi_2,1 на основе анализа механических свойств, механизмов холодной и горячей деформации. Этот ВЭС имел типичную эвтектическую микроструктуру и состоял из ГЦК фазы и эвтектических В2 фаз с наноразмерными выделениями. Предел прочности и относительное удлинение составляли 1,2 ГПа и 22,8 %. При –196 °С предел текучести составляет 857 МПа, прочности – 1,48 ГПа, коэффициент удлинения – ~20 %. Такая хорошая пластичность может быть связана с превращением фазы L12 в неупорядоченную фазу твердого раствора при низкотемпературной деформации. При высокой температуре упрочнение наноразмерных В12 и L12 фаз осуществляется по механизму Орована и перерезания дислокаций. Отмечается, что пластинчатая структура в литом состоянии трансформировалась в тонкую равноосную, что привело к улучшению прочности и пластичности. Авторы рассмотрели вопрос конструирования ВЭС комплексно, с четырех точек зрения. Первый метод был основан на фазовой диаграмме и ее моделировании, в которой CoCrFeNi рассматривался как один из элементов псевдобинарных эвтектических сплавов. Второй метод основан на учете энтальпии смешения многоэлементных сплавов, где ВЭС AlCoCrFeNi_2,1 являлся эталоном. Имеющие большую отрицательную энтальпию смешения бинарного сплава с никелем цирконий, ниобий и гафний были выбраны для замены алюминия. Третий метод учитывал валентные электроны. В четвертом подходе в настоящей работе рассмотрено создание ВЭС без содержания кобальта из-за его слабого влияния на микроструктуру и фазовый состав. Важность результатов работы [38] состоит в необходимости учета всех четырех точек зрения при конструировании эвтектических ВЭС с высокими свойствами.

Новая парадигма разработки ВЭС Cantor низкой стоимости предложена в работе [39]. Рассмотрена стратегия проектирования сверхпрочных и пластичных многокомпонентных ГЦК сплавов путем введения так называемого «локального химического порядка», управляемого междоузлиями и создаваемого посредством простой термомеханической обработки. В опытном многокомпонентном сплаве CoCrFeMnNi, обработанном методом частичного рекристаллизационного отжига, преобладает высокая плотность тонких реек, содержащих домены ближнего и среднего порядков. Эти рейки развиваются из плоских дислокационных полос скольжения, обусловленных внутренним ближним порядком сплава при предшествующей холодной деформации. В многокомпонентном метастабильном сплаве Fe₃₀Mn₃₀Co₁₀Cr₁₀ (ат. %) с пониженным содержанием дорогих никеля и кобальта (по отношению к сплаву Cantor) локальный химический порядок состоял в формировании гетероструктур с нерекристаллизованными зернами с тонкими рейками и незначительного количества рекристаллизованных зерен субмикронного размера с нанонитридами. За счет упрочняющего действия реек локальный химический порядок обеспечивает сверхвысокий предел текучести 1,34 ГПа, а деформационное двойникование способствует относительному удлинению 13,9 %. Универсальность стратегии дизайна подтверждена на многокомпонентной аустенитной стали. На примере ВЭС CoCrNiMnAl показано, что одним из способов достижения хорошей комбинации свойств прочность – пластичность является изменение химического состава. В ВЭС, не содержащем железа, это во многом определяется отсутствием хрупкой σ-фазы [40]. На основе термодинамических предсказаний было предложено три однофазных ГЦК ВЭС Co₂₅Ni₃₀Mn₃₀Cr₁₀Al₁₅, Co₃₀Ni₂₅Mn₃₀Cr₁₀Al₁₅ и Co₃₀Ni₃₀Mn₂₅Cr₁₀Al₁₅, не содержащих σ-фазы. Показано, что добавление минимального количества алюминия обеспечило упрочняющее сплавы действие благодаря образованию контролируемого количества выделений NiAl–B2 в микроструктуре. Подвергнутые интенсивной холодной прокатке с последующим коротким отжигом при 1000 °С сплавы получили высокие значения прочности без потери пластичности. Высокоэнтропийный сплав Co₃₀Ni₂₅Mn₃₀Cr₁₀Al₁₅, обладающий низкой энергией дефекта упаковки, мелким зерном, большой объемной долей двойников и формированием мелкомасштабных выделений, представляет ВЭС с лучшей комбинацией свойств прочность – пластичность.

Подводя краткий итог рассмотрения публикаций по упрочнению пятикомпонентных ВЭС, можно констатировать, что количество статей по всем семействам ВЭС, упрочненных ванадием, цирконием, ниобием, ограничено [41; 42]. Из работ по классическому металловедению, посвященных изучению влияния микролегирования на свойства сталей, известна положительная роль ванадия, циркония и ниобия в упрочнении, например, перлитных сталей. Это позволяет предположить необходимость выяснения их роли в упрочнении ВЭС, что должно стать одним из приоритетных дальнейших направлений исследований. И здесь можно ожидать прорывных достижений.

Использование программы CALPHAD

По своему химическому составу эквиатомный сплав Cantor достаточно дорог для практического применения. В работе [43] с использованием программы CALPHAD (Calculation Phase Diagram) был проведен анализ сплавов состава Co₁₀Cr₁₂Fe₄₃Mn₁₈Ni₁₇, cтоимость которых на 40 % ниже стоимости эквиатомного сплава Cantor. Несмотря на то, что при комнатной температуре сплавы обладали пониженной прочностью по сравнению с эквиатомным ВЭС, при 873 К она была значительно выше. Это во многом объясняется деформационным двойникованием из-за низкой энергии дефектов упаковки при комнатной температуре. При расчете использовалась модель Лабуша для расчета эффекта «размягчения» при твердорастворном упрочнении сплава Cantor. Такие расчеты позволяют создать алгоритм разработки дизайна сплава с набором определенных механических свойств.

Выглядит обоснованной попытка автоматизированной оценки кинетической базы данных для ГЦК ВЭС. Разработка точных кинетических баз данных путем параметризации состава и температурных зависимостей подвижностей атомов необходима для корректировки многокомпонентных расчетов и моделирования CALPHAD [44]. На примере ВЭС CoCrFeNiMn предлагается автоматизированная процедура оценки, включающая хранение исходных данных и результатов оценки, автоматическое их взвешивание, выбор параметров и повторные оценки. Предлагаемое программное обеспечение, написанное на языке Python, использует только данные о диффузии индикатора для четкого разделения термодинамических и кинетических данных. Созданная база данных действительна для всего диапазона составов пятикомпонентных ВЭС.

На основании экспериментальных данных авторам работы [45] удалось получить полиномное уравнение прочности (твердости) для ВЭС с ГЦК решеткой, содержащих 4 – 5 элементов системы сплава Cantor. Важным выводом исследования является утверждение, что с ростом содержания железа прочность пятикомпонентного сплава Cantor снижается. Это обусловлено снижением модуля сдвига при снижении концентрации железа. Важным представляется роль энтальпии смешения и электронной концентрации. Показано, что прочность в сплавах Cantor растет при снижении энтальпии смешения и увеличении концентрации валентных электронов. Последнее представляется особенно важным с точки зрения управления механическими свойствами, поскольку позволяет целенаправленно повышать или понижать их значения.

Комплекс программ термодинамических расчетов CALPHAD может быть весьма полезным для разработки новых ВЭС CoCrFeNiMn с повышенной прочностью. Компьютерное термодинамическое прогнозирование фазовых равновесий является при этом основой, поскольку механические свойства во многом определяются фазовым составом сплавов. Сама по себе эта задача представляется достаточно сложной ввиду неполноты описания тройных систем. В работе [46] сделана удачная попытка разработки самосогласованного термодинамического описания пятикомпонентной системы сплава Cantor путем завершения описания для всех составляющих тройных подсистем и новых термодинамических оценок для CoCrNi и СoCrMn.

Надежность разработанного термодинамического описания пятикомпонентного сплава Cantor подтверждается сравнением рассчитанных вертикальных сечений пятикомпонентной фазовой диаграммы с имеющимися экспериментальными данными. Это дает основание термодинамического описания систем более высокого порядка с различными дополнительными элементами.

Для улучшения прочностных характеристик сплава Cantor делались и делаются попытки введения различных легирующих элементов [47 – 52]. Разрабатывая дизайн нового сплава Cantor, необходимо учитывать возможность образования интерметаллидных σ- и В2-фаз [53 – 55]. Влияние легирующих элементов на фазовую стабильность очень сложно (их индивидуальный вклад для многокомпонентного сплава, каким является сплав Cantor, невелик), что не позволяет надежно предсказать ее.

Выход видится в учете одновременного влияния различных легирующих элементов. А это может быть реализовано в рамках CALPHAD (Сalculation of Phase Diagram) [56]. Коммерческие базы данных (TCHEA и PanHEA) не дают возможности воспроизвести экспериментальные вертикальные сечения ВЭС из пяти элементов и, соответственно, адекватно предсказать фазовое равновесие между ГЦК, ОЦК и σ-фазами. Для этого необходимо термодинамическое описание для всех двойных и тройных систем. К сожалению, для большинства многокомпонентных ВЭС это не разработано. Согласно литературным данным легирование ВЭС осуществляется в широком диапазоне концентраций, что выдвигает в число важных проблем термодинамическое описание для всех тройных систем, оказывающих существенное влияние на предсказание фазового равновесия.

Наиболее подробный анализ фазообразования в пятикомпонентных ВЭС, состоящих из кобальта, хрома, железа, никеля, марганца, алюминия и меди, был проведен в работе [57]. Было рассмотрено 2436 композиций, из которых CALPHAD выбрал 1761 вариант для надежного прогнозирования образования ОЦК/В2 и ГЦК фаз, исключая аморфную фазу и интерметаллиды. Было показано, что термодинамические расчеты и данные эксперимента практически совпадают. По мере увеличения разницы атомных размеров элементов образуется больше сплавов ОЦК/В2 по сравнению с ВЭС с ГЦК структурой. Было обнаружено, что концентрация валентных электронов является наиболее важным параметром для предсказания фаз ОЦК/В2, ГЦК, ОЦК/В2 + ГЦК. Эти результаты очень важны для дизайна ВЭС с определенной структурой и, соответственно, свойствами.

Новый подход к созданию эвтектических ВЭС из пяти элементов предложен в работе [58]. Он основан на возможности использования композиционных фазовых диаграмм и энтропии смешения двух- и трехкомпонентных эвтектических сплавов при разработке новых ВЭС. Направление поиска таких ВЭС вполне оправдано, поскольку пятикомпонентные эвтектические ВЭС демонстрируют удачную комбинацию высоких прочностных и пластических свойств [59 – 62] благодаря пластинчатым композитным микроструктурам.

Надежных фазовых диаграмм для сплавов из пяти элементов явно недостаточно, поэтому предлагаемый в работе [58] подход выглядит обнадеживающим. Это подтверждают экспериментальные результаты создания эвтектических сплавов систем AlCoCrFeNi и CoCrFeNiTi.

Для разработки новых ВЭС с высоким пределом текучести предлагается метод, сочетающий расчет фазовых диаграмм CALPHAD, разности электроотрицательности и машинное обучение (machine learning) [63]. На первом этапе это позволяет избежать образования нежелательных хрупких фаз. Затем, следуя траектории создания новых ВЭС, выявляют в однофазной области точки с высоким пределом текучести и элементный интервал. При этом, если содержание молибдена и железа составляет 6 и 0 % ат. % соответственно, то для никеля и кобальта интервалы расширяются. Дальнейший шаг – экспериментальная проверка разработанного сплава. Показано, что предел текучести однофазного ВЭС Co₁₄Cr₃₀Ni₅₀Mo₆ с размером зерна 17,1 мкм составил 472 МПа при разнице электроотрицательности 0,136. Высокая пластичность и способность к деформационному упрочнению сплава обусловлены высокой плотностью полос сдвига дислокаций и их взаимодействием. Расстояние между полосками сдвига порядка 100 нм (см. рисунок, б). Видно, что контраст от полос сдвига более темный, чем ГЦК матрица, а наличие высокой плотности клубковых дислокаций в полосах сдвига (см. рисунок, е) свидетельствует об интенсивной деформации.

Для аэрокосмической отрасли может быть полезен ВЭС Al₁₀Co₁₉Cr₁₆Fe₂₀Ni₃₅, полученный в литом состоянии, гомогенизированный при 1200 °С в течение 8 ч и подвергнутый ступенчатому отжигу при 800 °С (24 ч) и 590 °С (120 ч) [64]. Это обеспечило микроструктуру ГЦК матрицы с В2 выделениями и карбидом, обогащенным хромом. Дизайн этого ВЭС был получен на основе расчета фазовой диаграммы CALPHAD. Механические испытания показали отличное сочетание прочности и пластичности: предел текучести составил 470 МПа, прочности – 790 МПа, а относительное удлинение – 48 %. Результаты этой работы – яркое свидетельство возможностей создания ВЭС нового поколения на базе фазовых диаграмм.

Заключение

В связи с накопившимся большим банком публикаций по различным направлениям повышения механических свойств ВЭС CoCrFeNiMn (сплав Cantor) и CoCrFeNiAl проведен анализ работ последних трех лет по легированию, упрочнению выделениями, термической обработкой и использованию фазовых диаграмм CALPHAD.